Закон всемирного тяготения
Закон Ньютона не случайно назван всемирным. Сфера его действия не ограничена Землей и даже Солнечной системой. Он описывает взаимодействие любых тел во Вселенной: звезд, планет, спутников, комет, метеоритов.
Почему яблоки падают вниз?
В то самое время, когда молодой ученый Исаак Ньютон получил степень бакалавра, в Англии вспыхнула эпидемия чумы. Кембриджский университет закрыли, и Ньютон отправился в поместье своей матери. Два года, что он там провел, полностью изменили науку того времени, потому что Ньютон сделал несколько фундаментальных открытий, в том числе вывел закон всемирного тяготения.
Как он рассказывал в старости, мысль о существовании закона всемирного тяготения пришла к нему, когда он смотрел, как с деревьев падают спелые яблоки. В тот момент на небе была видна Луна. И вот, глядя на Луну, которая, как он знал, вращается вокруг Земли, и на яблоки, которые падают вниз, Ньютон вдруг понял, что и в том, и в другом случае действует одна и та же сила. Эта сила заставляет земные предметы падать вниз, и она же удерживает спутник Земли на орбите, не позволяя ему умчаться в космос.
Это было величайшее открытие, с математической точностью объяснившее движение небесных объектов и многие явления, происходившие на Земле. Сила тяготения (притяжения) — одна из самых универсальных в природе. Она действует между любыми объектами, обладающими массой. А так как материи без массы не бывает, то исключений для этой силы нет. Если бы мы могли видеть притяжение в виде нитей, то в любой точке пространства наблюдалось бы бесчисленное количество таких нитей, связывающих всё со всем. «Отгородиться» от силы тяготения невозможно, не существует никаких защитных экранов, которые были бы препятствием для этой вездесущей силы.
«Природа проста и не роскошествует излишними причинами.» Исаак Ньютон
Бесконечное падение
Ньютон был не первым, кто заметил, то тела падают на Землю. Еще Галилей изучал ускорение свободного падения. Но он считал, что сила притяжения действует только на Земле, максимум — распространяется до Луны. Кеплер, открывший законы движения планет, был уверен, что эти законы действуют только в космосе. И только гений Ньютона позволил объединить «земное» и «небесное». Ньютон стал первым, кто доказал, что и на Земле, и в космосе действуют одинаковые силы и одинаковые законы, и важнейший из них — закон всемирного тяготения.
Для того чтобы лучше понять единство этого закона, можно провести мысленный эксперимент. Представим, что мы стоим на краю высокого обрыва, рядом со старинной пушкой, и у наших ног лежат тяжелые чугунные ядра. Если просто столкнуть ядро с обрыва, то оно упадет вертикально вниз. Если же выстрелить ядром из пушки, то оно тоже упадет, но сначала полетит вперед и опишет в воздухе дугу. Здесь на ядро, кроме силы притяжения, действует и другая сила, придавшая ему начальное ускорение.
Теперь попробуем представить, что наша сверхмощная пушка может выстрелить ядро с такой силой, чтобы оно облетело вокруг Земли и снова вернулось в исходную точку. Что произойдет в этом случае? Ядро не упадет, а продолжит двигаться вокруг нашей планеты по круговой орбите. Получается, мы создали искусственный спутник.
На самом деле движение Луны вокруг Земли, Земли вокруг Солнца или искусственного спутника вокруг планеты — это постоянное «падение», вызванное силой гравитации и объясняемое законом всемирного тяготения. Из-за того, что скорость движения очень высока, меньшее тело не падает на большее, стремясь перемещаться по прямой линии. Но улететь они тоже не могут, так как их держит вездесущая сила тяготения — та же самая, что заставляет яблоки падать вниз.
«Он не позволял себе никакого отдыха и передышки… считал потерянным всякий час, не посвященный занятиям… Думаю, его немало печалила необходимость тратить время на еду и сон», — вспоминал о Ньютоне его помощник
Открытие Нептуна
Планету Нептун открыли благодаря ньютоновскому закону тяготения. В начале XIX века астрономы заметили, что Уран не просто следует по своей орбите, но ведет себя так, точно она испытывает возмущения со стороны какого-то другого тела. На основе закона Ньютона были сделаны различные предсказания, и в 1846 году планета Нептун, названная так в честь морского божества, была обнаружена очень близко от того места, в котором ее ожидали увидеть. Британские и французские астрономы не пришли к согласию относительно того, кто сделал это открытие, приписываемое и Джону Куху Адамсу, и Урбену Леверье. Нептун обладает массой, в 17 раз превосходящей массу Земли, и является «газовым гигантом» с толстой и плотной атмосферой, состоящей из водорода, гелия, аммиака и метана, окружающей еще более плотное ядро. Облака на Нептуне синеватые — из-за метана. На нем дуют самые сильные в Солнечной системе ветра — до 2500 километров в час.
Приливы
В своих «Началах» Ньютон описал и формирование на Земле океанских приливов. Они возникают оттого, что Луна с разной силой притягивает воду, находящуюся на ближней и дальней сторонах Земли, между тем как сама Земля притягивает воду одинаково. Различие в гравитационном притяжении на разных сторонах Земли заставляет воду вздуваться в направлении Луны и отступать от нее, отчего каждые 12 часов и возникают приливы и отливы. Хотя более массивное Солнце и притягивает Землю с большей, нежели маленькая Луна силой, последняя создает более сильный приливный эффект, поскольку находится ближе к Земле.
Закон обратной пропорциональности квадрату расстояния означает, что близкая Луна создает гораздо больший, чем далекое Солнце, гравитационный градиент (разница между ближней и дальней сторонами Земли). Во время полнолуния или когда Луна совсем молода, Земля, Солнце и Луна выстраиваются на одной линии и возникают особенно высокие приливы, именуемые «сизигийными». Когда же эти тела образуют угол в 90 о , возникают самые слабые приливы, «квадратурные».
Источник
Какие из перечисленных ниже явлений являются механическими колебаниями? А. падение яблока с ветки на землю Б. движение Луны вокруг Земли В. движение иглы швейной машины во время работы
Давление воды — это гидростатическое давление.
S1= 4 км=4000 м, t1= 12 хв=720 с, s2= 12 км = 12000 м, t2=18 хв= 1080 c. v1cр-? v2cр-? vcр-?
v1cр= s1/t1=4000/720= 5,56 м/с.
v2cр=s2/t2=12000/1080= 11,1 м/с.
vcр=(s1+s2)/(t1+t2) = (4000+12000)/ 1800 = 8,9 м/с.
тк притягиваются, то знак будет +
Дано:
m=290г=0,29кг
T=600К
p=2,46МПа=2,46*10 6 Па
V=30л=3*10 -2 м 3
μ 1 =2*10 -3 кг/моль -(молярная масса водорода)
μ 2 =28*10 -3 кг/моль -(молярная масса азота)
Решение: Для смеси газов справедлив закон Дальтона:
(где p 1 и p 2 — порциальные давления водорода и азота соответственно)
из закона Менделеева-Клайперона можно вычислить давление:
Из (1) и (2), учитывая, что оба газа занимают объем V, получаем:
(3) p*V= (m 1 /μ 1 )*R*T + (m 2 /μ 2 )*R*T
p*V= ((m 1 /μ 1 ) + (m 2 /μ 2 ))*R*T
Так как весь газ весит m, то m 1 =m-m 2 , подставим это в (3):
P*V/ (R*T)= (μ 2 *m — μ 2 *m 2 + μ 1 *m 2 )/(μ 1 *μ 2 )
m 2 =((p*V*μ 1 *μ 2 )/(R*T)-μ 2 *m)/(μ 1 -μ 2 )
m 2 =((2,46*10 6 Па*3*10 -2 м 3 *2*10 -3 кг/моль *28*10 -3 кг/моль)/(8,31Дж/(моль*К)*600К) -28*10 -3 кг/моль *0,29 кг)/(2*10 -3 кг/моль — 28*10 -3 кг/моль)= 0,280 кг=280г
m 1 =m-m 2 =0,29кг-0,28кг=0,01кг=10г
Ответ: масса водорода m 1 =10г, масса азота m 2 =280г.
Источник
Падение яблока движение луны вокруг земли
Вопрос по физике:
1. Какие из перечисленных ниже явлений являются механическими колебаниями?
1) падение яблока с ветки на землю
2) движение Луны вокруг Земли
3) движение иглы швейной машины во время работы
4) продолжение движения автомобиля после нажатия на тормоз
Ответы и объяснения 1
3) движение иглы швейной машины во время работы
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
- Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
- Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
- Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
- Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Источник
1. Какие из перечисленных ниже явлений являются механическими колебаниями?
1) падение яблока с ветки на землю
2) движение Луны вокруг Земли
3) движение иглы швейной машины во время работы
4) продолжение движения автомобиля после нажатия на тормоз
Η = А полезная / А затраченная * 100 %
А полезная = P * h
А полезная = 16 * 5 = 80 Дж
А затраченная = F * S
А затраченная = 15 * 6,4 = 96 Дж
η = 80 / 96 = 0,83 = 83 %
U=u1+u2 так как соединенны последовательно напряжение складывается
10.3 вольт
4х3=12км/ч (скорость на велосипеде)
2х12=24км (проехал на велосипеде)
Ответ:
S = (491+44/2)*0,25 см2 = 128,25 см2 = 0,012825 м2
p стоя = 48кг * 9,8Н/кг / 0,012825м2 = 470,4Н / 0,012825м2 ≈ 36 678 Па ≈ 36,7 кПа
p ходьба = 36,7 кПа * 2 = 73,4 кПа
Ответ: давление стоя на месте p ≈ 36,7 кПа , при ходьбе p ≈ 73,4 кПа
Объяснение:
Стоя на месте мы опираемся на всю площадь ступни и на 2 ноги.
Во время ходьбы, при перестановке одной ноги, мы опираемся на вторую ногу, и мы не сразу ставим ступню на всю её площадь — либо на носок, либо на пяток. Известно, что чем меньше площадь опоры, при одинаковой массе, тем давление будет больше. Поэтому площадь опоры ботинка при ходьбе в 2 раза меньше, а давление на грунт в 2 раза больше.
Источник
Гений
* ( См., например: Сена J1. А. Единицы физических величин и их размерности.-2-е изд.- М.: Наука, 1977.)
Бессмысленно в науке вводить «табель о рангах». И все же . . . Да, были Пифагор и Архимед, Леонардо и Коперник, Кеплер и Галилей, были Фарадей и Максвелл, Ломоносов и Менделеев, Бор и Ландау, и «несть им числа». Но рядом с Ньютоном, кроме Эйнштейна, трудно кого-нибудь поставить. И нельзя не согласиться со словами из надписи на могиле Ньютона: «Радуйтесь, смертные, что на Земле существовало такое украшение рода человеческого».
При жизни Ньютона ему посвящались вдохновенные строки:
* ( Этот, как сказал бы М. М. Зощенко, «маловысокохудо-жественный» перевод сохраняет торжественность и несколько высокопарный слог стихов А. Попа. Блестящий перевод С. Я, Маршака мы вспомним позже, на с, 76. )
Невозможно перечислить все, что сделал Ньютон. Открытие сложного спектрального состава солнечного света, создание дифференциального исчисления, открытие закона всемирного тяготения — любого из этих достижений хватило бы, чтобы имя его попало в энциклопедию. Ньютон изобрел и создал (!) зеркальный телескоп, разработал теорию света. Дело дошло до того, что авторитет Ньютона изредка даже становился тормозом в развитии науки. Так, именно приверженность Ньютона корпускулярной теории света долго заставляла крупнейших ученых с предубеждением относиться к волновой оптике. Но это вина не Ньютона, а его последователей- догматиков. Ведь сам Ньютон искал компромисс между корпускулярными и волновыми представлениями, открыл удобный для наблюдения интерференционный эффект — «кольца Ньютона», с помощью модели «приступов легкого и трудного отражения» пытался объяснить это типично волновое явление.
Главная же заслуга Ньютона — создание классической механики.
Знаменитые «Начала» Евклида — квинтэссейция классической геометрии, которая не зря называется евклидовой. Но самому Евклиду принадлежит вряд ли десятая часть собранных в «Началах» результатов, притом это не самые важные результаты.
«Математические начала натуральной философии» Ньютона — законченное здание классической, ньютоновой механики. И в этом здании сам Ньютон не один камень положил в фундамент, возвел половину стен, даже создал инструмент — говоря современным языком, математический анализ.
Правда, на отдельные результаты Ньютона претендовали и другие авторы. Лейбниц якобы раньше создал анализ, Гук раньше открыл закон тяготения. Не будем вдаваться в приоритетные споры: кто, что, где, когда сказал. Несомненно, что и анализ Ньютон создал независимо от Лейбница, и закон всемирного тяготения сформулировал независимо от Гука. Гуку вечно не хватало времени, чтобы довести до логического конца свои гениальные догадки. Шутка ли, еженедельно (!) демонстрировать членам Королевского общества неизвестные им явления! А именно таковы были обязанности Гука, и он с ними добросовестно и успешно справлялся в течение двадцати лет!
А Ньютону «повезло». Чума, великий мор 1666- 1667 годов, заперла его на ферме в родном поместье Вулсторп. Там он и написал свои «Начала», которые даже по построению удивительно напоминают книгу Евклида. Что касается Гука, то остается ощущение, что ему и чума бы не помогла. Не тот склад ума, не тот темперамент. Гук — первооткрыватель, ему не только некогда, но и неинтересно все доводить до конца, шлифовать, обобщать. А Ньютон — нет, не систематизатор, или, вернее, не только систематизатор. Это поистине универсальный и необозримо могучий ум.
И уже совсем нелепым кажется участие самого Ньютона в спорах о приоритете. Ведь даже готовые «Начала» он опубликовал только через двадцать лет, и то под неудержимым напором Галлея.
И в трудах Кеплера искал Галлей ответ на вопрос о движении «своей» кометы, и лично к Гуку обращался за помощью, но не смог справиться с задачей, А Ньютон сразу сказал ему, как она движется: «По эллипсу». «Откуда Вы это знаете?!» — вскричал пораженный Галлей. Ньютон ответил просто, коротко и спокойно: «Я это вычислил».
Действительно, чтобы решить все задачи этой книги, строго говоря, достаточно знать две формулы: второй закон Ньютона F=ma и закон всемирного тяготения F=GMm/r 2 . Все остальное — законы Кеплера, закон сохранения энергии (в том объеме, в каком он понадобится нам) — можно получить из этих двух формул. Мы, конечно, не все будем выводить сами.
У второго закона Ньютона соавтор Галилей. Это он первым исправил Аристотеля. Не покоиться или останавливаться должно тело, на которое не действуют силы, а покоиться или двигаться прямолинейно и равномерно; а если есть сила, то движение будет ускоренным. Есть соавторы и у закона всемирного тяготения: Кеплер, сказавший «тяжесть есть взаимное стремление всех тел»; Буйо, догадавшийся до закона обратных квадратов, но не сумевший доказать его; Гук. Наконец, пресловутое яблоко. Между прочим, если история с яблоком — легенда, то и ее создал, похоже, не Вольтер, а сам Ньютон.
Ньютон, сравнивая падение яблока с движением Луны, вывел закон всемирного тяготения. Мы уже знаем, спасибо Ньютону, этот закон. Но часть пройденного им пути мы тоже пройдем, хотя и в обратную сторону. Нас ждет
Задача 12. Звездный месяц (время обращения Луны вокруг Земли) Тл=27,32 сут. Зная радиус Земли r0=6370 км и ускорение яблока, определите расстояние до Луны Rл.
Применяя к яблоку две наши любимые формулы, получим массу Земли М0 или лучше сразу комбинацию GM0/r 2 0=g0 — ускорение силы тяжести на поверхности Земли, равное 9,81 м/c 2 . А что нам известно о Луне? С одной стороны, ее ускорение, как у яблока, равно ал=g0r0 2 /R 2 л. С другой стороны — это центростремительное ускорение тела, движущегося по окружности радиуса Rл о некоторой скоростью υл, т. е aл=υ 2 л/Rл. Наконец, 2πRл=υлTл. Посмотрим на все полученные уравнения и заглянем в ОРЗ.
Ясно, что для тел, обращающихся вокруг Земли, тоже справедливы законы Кеплера. Только в третьем законе надо их движение сравнивать с движением Луны Беда, что почти триста лет нечего было сравнивать — у Земли не было других спутников. Но, между прочим, впервые наука сказала об искусственных спутниках устами того же Ньютона. Именно он первым понял, что однажды запущенный спутник будет обращаться вокруг Земли без всяких дополнительных усилий с нашей стороны. Но пока время спутников Земли не приспело, вглядимся пристальнее в Солнце. Если мы еще не забыли, что такое Т0 и R0 и чему они равны, если мы в состоянии из результатов решения задач 7 и 8 вычислить радиус Солнца, то нам не покажется трудной, несмотря на ее номер,
Задача 13. Определите ускорение свободного падения на поверхности Солнца.
Солнце в 400 раз больше Луны, а Земля — лишь в 3,67. Значит, радиус Солнца в 109 раз больше радиуса Земли и равен 6,96×10 5 км. Далее — как в задаче 12.
Кеплер и Ньютон, если можно так выразиться, количественно подтвердили принцип «бритвы Оккама», впервые сказавшего еще в XIV веке: «. на небе имеется материя того же сорта, что и в подлунных предметах, поскольку множественность никогда не следует полагать без необходимости. «. Земля, Солнце, планеты одинаково подчиняются закону всемирного тяготения. Луна помогла «взвесить» Землю, Земля — Солнце. Теперь мы можем «взвесить», например, Юпитер, в чем убеждает нас
Задача 14. Радиус орбиты Ио (см. задачу 11) равен 422 тыс. км и в 5,95 раза превышает радиус Юпитера. Определите массу Юпитера и ускорение свободного падения на его поверхности.
У всех планет, кроме Меркурия и Венеры, есть спутники. У больших планет группы Юпитера — у самого Юпитера, у Сатурна, Урана, Нептуна есть еще и кольпа. Первым было обнаружено кольцо у Сатурна. Сделал это
Галилей. Но он не совсем понял, что именно он увидел, потому что заметил кольцо незадолго до того, как оно повернулось ребром к Земле, и не успел толком его разглядеть. Поэтому свое открытие он опубликовал в виде анаграммы: расставил в алфавитном порядке буквы, из которых можно было составить фразу «высочайшую планету тройною наблюдал», да еще для верности добавил несколько лишних букв. Действительно, перед «исчезновением» кольцо выглядит как пара выростов по сторонам самой далекой из известных тогда («высочайшей») планет.
Что такое кольцо Сатурна? Вернее было бы сказать — кольца, так как уже Кассини удалось заметить самый большой просвет, разделяющий кольца — «щель Кассини», и колец стало два. Теперь их известно гораздо больше. Могут ли кольца быть сплошными? Окончательно на этот вопрос удалось ответить, измерив скорости внешнего и внутреннего краев кольца. У сплошного кольца больше должна быть скорость внешнего края. У колец больших планет больше скорости внутренних краев. Кольца — рои мелких и мельчайших спутников — каменных глыб, песчинок, пылинок. И непосредственно из законов Ньютона, и из законов Кеплера нетрудно понять, что чем дальше спутник, тем меньше его скорость. Какова же скорость спутника, движущегося по самой низкой из возможных, по «стелющейся» траектории, т. е. по окружности, радиус которой практически равен радиусу планеты? Один из видов выражения для этой, первой космической, или круговой, скорости заставит нас получить
Задача 15. Выразить первую космическую скорость через радиус Земли r0 и ускорение свободного падения на ее поверхности g0.
Численные расчеты провести также для Солнца, Юпитера.
А вот период обращения спутника по «стелющейся» орбите зависит только от плотности небесного тела, и в этом нас убеждает
Задача 16. Зная радиус Солнца (r⊗=696 тыс. км) и параметры земной орбиты R0 и Т0, определить среднюю плотность солнечного вещества. Выразить через полученную плотность минимальный период обращения спутника Солнца.
Мы достаточно «погуляли» по Солнечной системе. Пора сменить.
Источник